基于FPGA的VGA可移植模塊終極設(shè)計(jì)

一、VGA的誘惑

首先，VGA的驅(qū)動(dòng)，這事，一般的單片機(jī)是辦不到的；由于FPGA的速度，以及并行的優(yōu)勢，加上可現(xiàn)場配置的優(yōu)勢，VGA的配置，只有俺們FPGA可以勝任，也只有FPGA可以隨心所欲地配置（當(dāng)然ARM也可以，應(yīng)用比較高吧）。

初學(xué)者就是喜歡看炫的效果，往往會(huì)忍不住想玩。尤其玩FPGA的，沒玩VGA就感到跟單片機(jī)沒啥提升，因此VGA的驅(qū)動(dòng)也不得不講。Bingo當(dāng)年也是如此。擋不住VGA的誘惑，初學(xué)者問Bingo VGA問題的人也是灰常的多，也許一般教科書理論太強(qiáng)，實(shí)際應(yīng)用不是很身后，在此Bingo用淺顯易懂的語言來講述VGA的驅(qū)動(dòng)原理，以及通過設(shè)計(jì)一個(gè)可移植模塊的應(yīng)用來講述。

二、VGA驅(qū)動(dòng)原理

此處Bingo不參考任何資料，用當(dāng)年已學(xué)的知識(shí)，用淺顯易懂的語言講述。

2、VGA時(shí)序

VGA其實(shí)就是相當(dāng)于一塊芯片，跟單片機(jī)驅(qū)動(dòng)IC一樣，滿足一定的時(shí)序，便能驅(qū)動(dòng)起來。

（1）掃描軌跡

VGA的掃描其實(shí)很簡單，大致軌跡如下所示：

沒掃描完一行，從新開始下一行；每掃完一場，重新開始下一場。相信你應(yīng)該看的懂。

（2）行場掃描

以下是行掃描，場掃描HS，VS時(shí)序圖

如上如所示：VGA一直在掃描，沒一場的掃描包括了若干行掃描，如此循環(huán)。

（3）VS時(shí)序深入分析

VS時(shí)序如下所示：

可見時(shí)序的循環(huán)，可被劃分為a，b，c，d4個(gè)時(shí)期。這四個(gè)時(shí)期定義如下：

A~B：場消隱期 即同步，相當(dāng)于還原掃描坐標(biāo)吧

B~C：場消隱后肩 相當(dāng)于準(zhǔn)備開始掃描吧

C~D：場顯示期 掃描中，數(shù)據(jù)有效區(qū)域

D~E：場消隱前肩 完成掃描，相當(dāng)于準(zhǔn)備同步

（4）HS時(shí)序深入分析

可見時(shí)序的循環(huán)，可被劃分為a，b，c，d4個(gè)時(shí)期。這四個(gè)時(shí)期定義如下：

A~B：行消隱期 即同步，相當(dāng)于還原掃描坐標(biāo)吧

B~C：行消隱后肩 相當(dāng)于準(zhǔn)備開始掃描吧

C~D：行顯示期 掃描中，數(shù)據(jù)有效區(qū)域

D~E：行消隱前肩 完成掃描，相當(dāng)于準(zhǔn)備同步

綜上描述，我們只要知道每個(gè)時(shí)期的時(shí)間，便可以表示出VGA的時(shí)序。而FPGA的工作是由固定頻率的時(shí)鐘觸發(fā)的，因此某固定時(shí)間可以用n次觸發(fā)來表示。因此我們很容易就想到了FPGA常用的計(jì)數(shù)方法：比如說行掃描，我們計(jì)數(shù)0~H_total-1。用另一個(gè)進(jìn)程將其劃分為4個(gè)時(shí)期，安標(biāo)注分配。其實(shí)這相當(dāng)于狀態(tài)機(jī)。

以下是固定分辨率1024*768 60fps下HS,VS的標(biāo)準(zhǔn)：